Tópicos Selectos de comunicación
Unidad 2
Integrantes:
Chong Álvarez Xiu Li
Gordillo Osorio Carlos Humberto
López Martínez...
Índice
 Introducción…………………………………....4
 Antenas…………………………………………5
 Parámetros generales de una antena…..…...6
 Impedanc...
 Línea de transmisión…………………………………………………………………………..23
 Parámetros distribuidos…………………………..…………………………………………....24
 Tipos...
Introducción
 A continuación se presentará el tema de “Antenas y
Líneas de transmisión”, incluyendo definiciones,
caracte...
Antenas.
 Es un dispositivo que sirve para transmitir y
recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por
la línea de ...
Parámetros generales de una
antena
 Una antena va a formar parte de un sistema, por lo
que tenemos que definir parámetros...
Impedancia
 Como el transmisor producirá corrientes y campos, a
la entrada de la antena se puede definir la
impedancia de...
Eficiencia.
 La Eficiencia de Radiación se define como la relación entre
la potencia radiada por la antena y la potencia ...
Patrón de Radiación
 Un patrón de radiación es un diagrama polar o gráfica que
representa las intensidades de los campos ...
Campos Cercanos y Lejanos.
 El termino campo cercano se refiere al patrón de campo que esta
cerca de la antena, y el term...
Ganancia Directiva y Ganancia
de Potencia.
 La ganancia directiva es la relación de la densidad de potencia
radiada en un...
Polarización de la Antena.
 La polarización de una antena se refiere
solo a la orientación del campo eléctrico
radiado de...
Ancho del Haz de la Antena.
 El ancho del haz de la antena es sólo la separación
angular entre los dos puntos de media po...
Ancho de Banda de la Antena.
 El ancho de banda de la antena se define como el
rango de frecuencias sobre las cuales la o...
Tipos de antenas
 Una antena es un dispositivo formado por un
conjunto de conductores que, unido a un generador,
permite ...
Antena colectiva.
 Antena receptora que, mediante la conveniente
amplificación y el uso de distribuidores, permite su
uti...
Antena de cuadro.
 Antena de escasa sensibilidad, formada por una
bobina de una o varias espiras arrolladas en un
cuadro,...
Antena de reflector o
parabólica.
 Antena provista de un reflector metálico, de forma
parabólica, esférica o de bocina, q...
Antena lineal.
 La que está constituida por un conductor
rectilíneo, generalmente en posición vertical.
19
Antena multibanda.
 La que permite la recepción de ondas cortas en una
amplitud de banda que abarca muy diversas
frecuenc...
Dipolo de Media Onda.
 El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es
una de las antenas más ampliamente utilizadas en...
Antena Yagi.
 Antena constituida por varios elementos paralelos y
coplanarios, directores, activos y reflectores, utiliza...
Línea de Transmisión.
 Es cualquier sistema de conductores, semiconductores,
o la combinación de ambos, que puede emplear...
Parámetros distribuidos.
 Se le llama así cuando las constantes primarias
están distribuidas uniformemente en toda la lon...
Tipos de líneas de transmisión.
25
Líneas de transmisión de conductor paralelo o
Línea de transmisión de cable abierto.
 Consiste simplemente de dos cables ...
Par de cables protegido con
armadura.
 Para reducir las pérdidas por
radiación e interferencia,
frecuentemente se encierr...
Líneas de transmisión coaxial o
concéntrica
 Las líneas de transmisión de conductores paralelos son
apropiadas para las a...
Características de la transmisión.
 Las características de una línea de transmisión se
llaman constantes secundarias y se...
Constantes primarias.
 Resistencia de cd en serie. Ω/m
 Inductancia en serie. H/m
 Capacitancia en paralelo. F/m
 Cond...
Constante secundarias.
 La impedancia característica (Z0) de
una línea de transmisión es una
cantidad compleja que se exp...
Factor de velocidad.
 Una consideración importante en aplicaciones de líneas
de transmisión es que la velocidad de la señ...
Pérdidas en la línea de
transmisión.
 Para propósitos de análisis se consideran las líneas sin
perdidas o ideales, como t...
Pérdida del conductor.
 Como todos los materiales
semiconductores tienen cierta
resistencia finita, hay una
perdida de po...
Pérdida por radiación.
 Si la separación, entre los conductores en una línea
de transmisión, es una fracción apreciable d...
Pérdida por calentamiento del
dieléctrico.
 Una diferencia de potencial, entre dos conductores
de una línea de transmisió...
Pérdida por acoplamiento.
 La pérdida por acoplamiento ocurre cada vez que
una conexión se hace de o hacia una línea de
t...
Relación de onda estacionaria
 La relación de onda estacionaria (SWR), se define como
la relación del voltaje máximo con ...
 La ecuación correspondiente es :
(Adimensional)
 Los máximos de voltaje (Vmax) se presentan cuando las
ondas incidentes...
Ondas estacionarias en una línea
abierta.
 Cuando las ondas incidentes de voltaje
y corriente alcanzan
 Las característi...
Ondas estacionarias en una línea en
cortocircuito.
 Las características de una línea de
transmisión terminada en corto pu...
Coeficiente de atenuación.
 Es la reducción de Voltaje o corriente.
42
Coeficiente de
desplazamiento.
 Es el desplazamiento de fase por unidad de longitud
43
Coeficiente de reflexión.
 Es una cantidad vectorial que representa la relación
del voltaje reflejado entre el voltaje in...
Longitud de Onda.
 Es la distancia de un ciclo en el espacio.
45
Ejemplo para estación base
46
SAH58-120-16.
Antena Sectorial de 5.8 GHz con polarización
vertical de 17 dBi y cobertura de 120º
 Esta antena sectorial ...
LMR400
48
Metro de Cable Coaxial tipo LMR400 de baja pérdida Times
Microwave Systems o Pacific Wireless
Atenuación 6.8 dB ...
Conclusión de Humberto.
49
 Mediante este trabajo, nos damos cuenta de los
diferentes parámetros que se usan en las
comun...
Conclusión de Xiu.
 Se puede observar como para el diseño y uso de una
antena, como en cualquier otro tipo de dispositivo...
Conclusión de Nayeli.
 Las antenas sirven para comunicar con ayuda de las
líneas de transmisión
51
Fuente de información.
 http://es.wikipedia.org/
 www.monografias.com
 www.rincondelvago.com/
 proton.ucting.udg.mx
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Antenas y líneas de transmisión

  1. 1. Tópicos Selectos de comunicación Unidad 2 Integrantes: Chong Álvarez Xiu Li Gordillo Osorio Carlos Humberto López Martínez Nayeli 28 de marzo del 2014.
  2. 2. Índice  Introducción…………………………………....4  Antenas…………………………………………5  Parámetros generales de una antena…..…...6  Impedancia………………………………………...7  Eficiencia…………………………………………...8  Patrón de radiación………………………………..9  Campos cercanos y lejanos……………………..10  Ganancia directiva y ganancia de potencia…....11  Polarización de la antena………………………..12  Ancho del haz de la antena……………………..13  Ancho de banda de la antena…………………...14  Tipos de antena………………………………..15  Antena colectiva………………………………….16  Antena de cuadro………………………………...17  Antena de reflector o parabólica………………...18  Antena lineal……………………………………....19  Antena multibanda………………………….…….20  Dipolo de media onda……………………….……21  Antena yagi……………………….……………….22 2
  3. 3.  Línea de transmisión…………………………………………………………………………..23  Parámetros distribuidos…………………………..…………………………………………....24  Tipos de líneas de transmisión………………………………………………………………...25  Líneas de transmisión de conductor paralelo o Línea de transmisión de cable abierto……………26  Par de cables protegido con armadura…………………………………………………………………...27  Líneas de transmisión coaxial o concéntrica……………………………………………………………..28  Características de la transmisión……………………………………………………………...29  Constantes primarias……………………………………………………………………………………......30  Constantes secundarias…………………………………………………………………………………....31  Factor de velocidad……………………………………………………………………………..32  Pérdidas en la línea de transmisión…………………………………………………………..33  Pérdida del conductor……………………………………………………………………………………….34  Pérdida por radiación…………………………………………………………………………………..…...35  Pérdida por calentamiento del dieléctrico……………………………………………………………..…36  Pérdida por acoplamiento…………………………………………………………………………………37  Relación de onda estacionaria……………………………………………………….……….38  Onda estacionaria en una línea abierta…………………………………………………….…..………..40  Onda estacionaria en una línea en cortocircuito………………………………………………………..41  Coeficiente de atenuación………………………………………………………………….…42  Coeficiente de desplazamiento…………………………………………………………….…43  Coeficiente de reflexión……………………………………………………………………….44  Longitud de onda………………………………………………………………………………45  Ejemplo para estación base…………………………………………………………………..46  Conclusión de Humberto…………………………………………………………………….49  Conclusión de Xiu…………………………………………………………………………….50  Conclusión de Nayeli...……………………………………………………………………….51  Fuentes de información.……………………………………………………………………..52 3
  4. 4. Introducción  A continuación se presentará el tema de “Antenas y Líneas de transmisión”, incluyendo definiciones, características, parámetros y otros datos de importancia. 4
  5. 5. Antenas.  Es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre.  En realidad una antena es un trozo de material conductor al cual se le aplica una señal y esta es radiada por el espacio libre. 5
  6. 6. Parámetros generales de una antena  Una antena va a formar parte de un sistema, por lo que tenemos que definir parámetros que la describan y nos permita evaluar el efecto que va a producir sobre nuestro sistema. 6
  7. 7. Impedancia  Como el transmisor producirá corrientes y campos, a la entrada de la antena se puede definir la impedancia de entrada mediante la relación tensión- corriente en ese punto. Esta impedancia poseerá una parte real Re(w) y una parte imaginaria Ri(w), dependientes de la frecuencia. 7
  8. 8. Eficiencia.  La Eficiencia de Radiación se define como la relación entre la potencia radiada por la antena y la potencia que se entrega a la misma antena.  La Eficiencia de Adaptación o Eficiencia de Reflexión es la relación entre la potencia que le llega a la antena y la potencia que se le aplica a ella. 8
  9. 9. Patrón de Radiación  Un patrón de radiación es un diagrama polar o gráfica que representa las intensidades de los campos o las densidades de potencia en varias posiciones angulares en relación con una antena. Si el patrón de radiación se traza en términos de la intensidad del campo eléctrico (E) o de la densidad de potencia (P), se llama patrón de radiación absoluto. Si se traza la intensidad del campo o la densidad de potencia en relación al valor en un punto de referencia, se llama patrón de radiación relativo. 9
  10. 10. Campos Cercanos y Lejanos.  El termino campo cercano se refiere al patrón de campo que esta cerca de la antena, y el termino campo lejano se refiere al patrón de campo que está a gran distancia.  Durante la mitad del ciclo, la potencia se irradia desde una antena, en donde parte de la potencia se guarda temporalmente en el campo cercano. Durante la segunda mitad del ciclo, la potencia que esta en el campo cercano regresa a la antena. El campo cercano se llama a veces campo de inducción.  La potencia que alcanza el campo lejano continua irradiando lejos y nunca regresa a la antena por lo tanto el campo lejano se llama campo de radiación. 10
  11. 11. Ganancia Directiva y Ganancia de Potencia.  La ganancia directiva es la relación de la densidad de potencia radiada en una dirección en particular con la densidad de potencia radiada al mismo punto por una antena de referencia, suponiendo que ambas antenas irradian la misma cantidad de potencia.  La ganancia de potencial es igual a la ganancia directiva excepto que se utiliza el total de potencia que alimenta a la antena (o sea, que se toma en cuenta la eficiencia de la antena). 11
  12. 12. Polarización de la Antena.  La polarización de una antena se refiere solo a la orientación del campo eléctrico radiado desde ésta. Una antena puede polarizarse en forma lineal (por lo general, polarizada horizontal o vertical), en forma elíptica o circular. Si una antena irradia una onda electromagnética polarizada verticalmente, la antena se define como polarizada verticalmente; si la antena irradia una onda electromagnética polarizada horizontalmente, se dice que la antena está polarizada horizontalmente; si el campo eléctrico radiado gira en un patrón elíptico, está polarizada elípticamente; y si el campo eléctrico gira en un patrón circular, está polarizada circularmente. 12
  13. 13. Ancho del Haz de la Antena.  El ancho del haz de la antena es sólo la separación angular entre los dos puntos de media potencia (-3dB) en el lóbulo principal del patrón de radiación del plano de la antena, por lo general tomando en uno de los planos "principales". 13
  14. 14. Ancho de Banda de la Antena.  El ancho de banda de la antena se define como el rango de frecuencias sobre las cuales la operación de la antena es "satisfactoria". Esto, por lo general, se toma entre los puntos de media potencia, pero a veces se refiere a las variaciones en la impedancia de entrada de la antena. 14
  15. 15. Tipos de antenas  Una antena es un dispositivo formado por un conjunto de conductores que, unido a un generador, permite la emisión de ondas de radio frecuencia, o que, conectado a una impedancia, sirve para captar las ondas emitidas por una fuente lejana para este fin existen diferentes tipos: 15
  16. 16. Antena colectiva.  Antena receptora que, mediante la conveniente amplificación y el uso de distribuidores, permite su utilización por diversos usuarios.  Las antenas tipo Flat Panel son muy direccionales ya que la mayoría de su potencia radiada es una sola dirección ya sea en el plano horizontal o vertical, en el patrón de elevación y en el patrón de azimuth se puede ver la directividad de la antena Flat Panel.. 16
  17. 17. Antena de cuadro.  Antena de escasa sensibilidad, formada por una bobina de una o varias espiras arrolladas en un cuadro, cuyo funcionamiento bidireccional la hace útil en radiogoniometría. 17
  18. 18. Antena de reflector o parabólica.  Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas; se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite. 18
  19. 19. Antena lineal.  La que está constituida por un conductor rectilíneo, generalmente en posición vertical. 19
  20. 20. Antena multibanda.  La que permite la recepción de ondas cortas en una amplitud de banda que abarca muy diversas frecuencias. 20
  21. 21. Dipolo de Media Onda.  El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas más ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz. En frecuencias abajo de 2 MHz, la longitud física de una antena de media longitud de onda es prohibitiva. Al dipolo de media onda se le refiere por lo general como antena de Hertz. 21
  22. 22. Antena Yagi.  Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas. Los elementos directores dirigen el campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflejan. (figura siguiente)  Los elementos no activados se denominan parásitos, la antena yagi puede tener varios elementos activos y varios parásitos. Su ganancia esta dada por: G = 10 log n donde n es el número de elementos por considerar. 22
  23. 23. Línea de Transmisión.  Es cualquier sistema de conductores, semiconductores, o la combinación de ambos, que puede emplearse para transmitir información, en la forma de energía eléctrica o electromagnética entre dos puntos. 23
  24. 24. Parámetros distribuidos.  Se le llama así cuando las constantes primarias están distribuidas uniformemente en toda la longitud de la línea. 24Circuito equivalente de una línea de transmisión.
  25. 25. Tipos de líneas de transmisión. 25
  26. 26. Líneas de transmisión de conductor paralelo o Línea de transmisión de cable abierto.  Consiste simplemente de dos cables paralelos, espaciados muy cerca y solo separados por aire. Los espaciadores no conductivos se colocan a intervalos periódicos para apoyarse y mantener se a la distancia, entre la constante de los conductores. La distancia entre los dos conductores generalmente está entre 2 y 6 pulgadas. 26
  27. 27. Par de cables protegido con armadura.  Para reducir las pérdidas por radiación e interferencia, frecuentemente se encierran las líneas de transmisión de dos cables paralelos en una malla metálica conductiva. La malla se conecta a tierra y actúa como una protección. La malla también evita que las señales se difundan más allá de sus límites y evita que la interferencia electromagnética llegue a los conductores de señales. 27
  28. 28. Líneas de transmisión coaxial o concéntrica  Las líneas de transmisión de conductores paralelos son apropiadas para las aplicaciones de baja frecuencia. Sin embargo, en las frecuencias altas, sus pérdidas por radiación y pérdidas dieléctricas, así como su susceptibilidad a la interferencia externa son excesivas. Por lo tanto, los conductores coaxiales se utilizan extensamente, para aplicaciones de alta frecuencia, para reducir las pérdidas y para aislar las trayectorias de transmisión. 28
  29. 29. Características de la transmisión.  Las características de una línea de transmisión se llaman constantes secundarias y se determinan con las cuatro constantes primarias. Las constantes secundarias son impedancia característica y constante de propagación. 29
  30. 30. Constantes primarias.  Resistencia de cd en serie. Ω/m  Inductancia en serie. H/m  Capacitancia en paralelo. F/m  Conductancia en paralelo. 30
  31. 31. Constante secundarias.  La impedancia característica (Z0) de una línea de transmisión es una cantidad compleja que se expresa en ohms, que idealmente es independiente de la longitud de la línea, y que no puede medirse.  La constante de propagación (a veces llamada el coeficiente de propagación) se utiliza para expresar la atenuación (pérdida de la señal) y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de una línea de transmisión. 31
  32. 32. Factor de velocidad.  Una consideración importante en aplicaciones de líneas de transmisión es que la velocidad de la señal en la línea de transmisión es más lenta que la velocidad de una señal en el espacio libre. La velocidad de propagación de una señal en un cable es menor que la velocidad de propagación de la luz en el espacio libre, por una fracción llamada factor de velocidad. 32
  33. 33. Pérdidas en la línea de transmisión.  Para propósitos de análisis se consideran las líneas sin perdidas o ideales, como todo en la electrónica se considera ideal, pero no lo son. En las líneas existen ciertos tipos de perdidas a continuación haré una breve descripción de ellas. 33
  34. 34. Pérdida del conductor.  Como todos los materiales semiconductores tienen cierta resistencia finita, hay una perdida de potencia inherente e inevitable. 34
  35. 35. Pérdida por radiación.  Si la separación, entre los conductores en una línea de transmisión, es una fracción apreciable de una longitud de onda, los campos electroestáticos y electromagnéticos que rodean al conductor hacen que la línea actúe como antena y transfiera energía a cualquier material conductor cercano. 35
  36. 36. Pérdida por calentamiento del dieléctrico.  Una diferencia de potencial, entre dos conductores de una línea de transmisión causa la pérdida por calentamiento del dieléctrico. 36
  37. 37. Pérdida por acoplamiento.  La pérdida por acoplamiento ocurre cada vez que una conexión se hace de o hacia una línea de transmisión o cuando se conectan dos partes separadas de una línea de transmisión. 37
  38. 38. Relación de onda estacionaria  La relación de onda estacionaria (SWR), se define como la relación del voltaje máximo con el voltaje mínimo, o de la corriente máxima con la corriente mínima de una onda. A ello también se llama relación de voltajes de onda estacionaria. (VSWR). En esencia es una medida de la falta de compensación entre la impedancia de carga y la impedancia característica de la línea de transmisión. 38
  39. 39.  La ecuación correspondiente es : (Adimensional)  Los máximos de voltaje (Vmax) se presentan cuando las ondas incidentes y reflejadas están en fase ( es decir, sus máximos pasan por el mismo punto de la línea, con la misma polaridad) y los mínimos de voltaje(Vmin) se presentan cuando las ondas incidentes y reflejadas están desfasadas 180º. La ecuación queda: 39
  40. 40. Ondas estacionarias en una línea abierta.  Cuando las ondas incidentes de voltaje y corriente alcanzan  Las características de una línea de transmisión terminada en un circuito abierto pueden resumirse como sigue: 1. La onda incidente de voltaje se refleja de nuevo exactamente como si fuera a continuar (o sea, sin inversión de fase). 2. La onda incidente de la corriente se refleja nuevamente 1800 de como habría continuado. 3. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es mínima a circuito abierto. 4. La suma de las formas de ondas de corriente reflejada e incidente es máxima a circuito abierto. 40
  41. 41. Ondas estacionarias en una línea en cortocircuito.  Las características de una línea de transmisión terminada en corto puede resumir como sigue: 1. La onda estacionaria de voltaje se refleja hacia atrás 180 invertidos de cómo habría continuado. 2. La onda estacionaria de corriente Se refleja, hacia atrás, como si hubiera continuado. 3. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es máxima en el corto. 4. La suma de las formas de ondas incidentes y reflejadas es cero en el corto. 5. Para una línea de transmisión terminada en un cortocircuito o circuito abierto, el coeficiente de reflexión es 1 (el peor caso) y la SWR es infinita (también la condición de peor caso). 41
  42. 42. Coeficiente de atenuación.  Es la reducción de Voltaje o corriente. 42
  43. 43. Coeficiente de desplazamiento.  Es el desplazamiento de fase por unidad de longitud 43
  44. 44. Coeficiente de reflexión.  Es una cantidad vectorial que representa la relación del voltaje reflejado entre el voltaje incidente, o la corriente reflejada entre la corriente incidente. 44
  45. 45. Longitud de Onda.  Es la distancia de un ciclo en el espacio. 45
  46. 46. Ejemplo para estación base 46
  47. 47. SAH58-120-16. Antena Sectorial de 5.8 GHz con polarización vertical de 17 dBi y cobertura de 120º  Esta antena sectorial de 5.8 GHz es robusta y resistente a la intemperie construida con una resistente cubierta de plástico ABS con protección de rayos UV y un robusto montaje galvanizado para una larga duración en las condiciones más demandantes.  Para tener una cobertura de 360º (como una antena omnidireccional) y un largo alcance (como una antena direccional) deberemos instalar o tres antenas sectoriales de 120º ó 4 antenas sectoriales de 90º. 47
  48. 48. LMR400 48 Metro de Cable Coaxial tipo LMR400 de baja pérdida Times Microwave Systems o Pacific Wireless Atenuación 6.8 dB en 30.48 mts. @ 2.4 GHz a 25 C y 10.8 dB en 30.48 mts @ 5.8 GHz a 25 C.
  49. 49. Conclusión de Humberto. 49  Mediante este trabajo, nos damos cuenta de los diferentes parámetros que se usan en las comunicaciones con antenas y cada uno de estos factores influyen en la transmisión y recepción de datos por lo cual es conveniente cuidar los detalles al momento de diseñar los enlaces usando antenas y líneas de transmisión.
  50. 50. Conclusión de Xiu.  Se puede observar como para el diseño y uso de una antena, como en cualquier otro tipo de dispositivo, hay que tomar en cuenta diferentes parámetros y características para un óptimo desempeño; al igual que en una línea de transmisión, ya que en ambos hay que tomar en cuenta como obtener lo mejor de ellos evitando las pérdidas que se puedan presentar. Tanto de las antenas como de las líneas de transmisión hay diferentes tipos y hay que conocerlos bien para elegir el que mejor nos convenga. 50
  51. 51. Conclusión de Nayeli.  Las antenas sirven para comunicar con ayuda de las líneas de transmisión 51
  52. 52. Fuente de información.  http://es.wikipedia.org/  www.monografias.com  www.rincondelvago.com/  proton.ucting.udg.mx  http://www.ipwireless.com.mx/accesorios.html 52

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